水はいろいろな物質を溶かしこむことができ、様々な水溶液を作ることができます。物質が溶けた水溶液にはそれぞれの性質・特徴があります。
ここでは、主な水溶液の性質について、なるべくシンプルにわかりやすくまとめていますので、しっかり学習しましょう。
物質が水にとけると？
- 物質が水にとけると、透明になります。（色がついていても、透き通っていれば透明とみなします。）
- 溶かす前の全体の質量と溶かした後の全体の質量は変化しません。
- 物質が水に溶けると、物質が非常に小さな粒となって、水の中に均一に広がるため透明になります。 均一であるため、どの部分も同じ濃さであるといえます。
- 放置していても溶けている物質が出てこきません。しかし、溶ける限度の量をこえて溶かそうとすると沈殿（不透明）になって物質が出てきます。
水溶液は透明でどの部分の濃さも同じです。
溶質・溶媒・溶液
| 溶質 | とけている物質 |
| 溶媒 | とかしている液体 |
| 溶液 | 溶質が溶媒にとけてできた液体 |
水溶液は「溶液」の一種です。水に溶質をとかした液が水溶液となります。
つまり、溶媒が水である溶液を、「水溶液」といいます。
例
食塩を水に溶かすと食塩水できます。
このとき、
食塩が溶質
水が溶媒
食塩水が溶液
となります。
おもな水溶液の性質
色はすべて無色透明です。
| 水溶液 | 溶質 | におい | 液性 |
|---|---|---|---|
| 食塩水 | 塩化ナトリウム | なし | 中性 |
| 砂糖水 | 砂糖 | なし | 中性 |
| 炭酸水 | 二酸化 炭素 | なし | 酸性 |
| 塩酸 | 塩化水素 | 刺激臭 | 酸性 |
| アンモニア水 | アンモ ニア | 刺激臭 | アルカリ性 |
| 水酸化 ナトリウム 水溶液 | 水酸化ナトリウム | なし | アルカリ性 |
| 石灰水 | 水酸化カルシウム(消石灰) | なし | アルカリ性 |
おもな水溶液の特徴
| 水溶液 | その他 |
|---|---|
| 食塩水 | 水分を蒸発させると白い固体（塩化ナトリウムの結晶）が残る。 |
| 砂糖水 | 加熱すると砂糖が黒くこげて残る。(炭化する) ベネジクト液を加えて加熱すると赤かっ色の沈殿。 |
| 炭酸水 | 加熱したりふったりするとあわが出る。 石灰水と混ぜると白くにごる。 |
| 塩酸 | 金属と反応して水素が発生する。 卵のからや貝がらを入れると二酸化炭素が発生する。 |
| アンモニア水 | 加熱するとアンモニアが発生する。 |
| 水酸化 ナトリウム 水溶液 | アルミニウムが溶けて水素が発生する。 |
| 石灰水 | 二酸化炭素を通すと白くにごる。(炭酸カルシウムが生じる) |
リトマス紙の変化
| 酸性 | 青が赤に変わる うすい塩酸・炭酸水など |
| アルカリ性 | 赤が青に変わる アンモニア水・石灰水・水酸化ナトリウム水溶液など |
| 中性 | 変化なし 水（水溶液の溶媒） 食塩水（塩化ナトリウム水溶液） 砂糖水 硫酸銅水溶液（きれいな青色の水溶液です） エタノール |
酸性・アルカリ性・中性
| 酸性 | いっぱんに「～酸」と呼ばれるものは酸性です。
|
| アルカリ性 | 「水酸化～」と呼ばれるものはアルカリ性です。
|
| 中性 | 青色リトマス紙も赤色リトマス紙も変化なし
|
中和
酸性の水溶液にアルカリ性の水溶液を加えていくと、だんだんと酸性が弱くなっていき、中性になります。さらに加えていくと、アルカリ性になっていきます。
このように、「酸性の水溶液」と「アルカリ性の水溶液」を混ぜ合わせると、それぞれの性質を打ち消しあう「中和」が起こります。
また、 中和が起こると、「塩」と「水」ができます。
酸 ＋ アルカリ → 水 ＋ 塩（えん）
溶解度
物質によって一定量の水にとける限界の量は異なります。また、溶ける量は、温度によって変化すします。
| 溶解度 | 100gの水に溶ける物質の限界の質量をいいます。 |
| 飽和水溶液 | 物質が溶解度までとけている水溶液 （これ以上溶けない状態） |
再結晶
物質を水などの溶媒に溶かし、再び結晶として取り出すことを再結晶といいます。
結晶というのは、飽和水溶液を冷やしたり水を蒸発させて得られた、もとの物質。
「物質によって一定量の水に溶ける限度が決まっている」
「水の温度が高いほどよく溶ける」
ということを利用して、水溶液に溶けている固体の溶質を取り出すことができます。
| 冷やす | 冷やすと とけきれなくなった物質が固体として出てくる。 |
| 加熱する | 水が蒸発し、 溶けていた物質が固体として出てくる。 |
質量パーセント濃度の公式
濃度というのは、水溶液全体の質量に対する溶質の質量の割合のことをいいます。
下の公式によって求めることができます。
$$質量パーセント濃度［％］＝ \frac{溶質の質量［g］}{溶液の質量［g］}× 100$$
注意しなければいけないのは、水溶液の質量です。
水溶液の質量は 溶媒の質量と溶液の質量の和 であることに注意してください。
溶質の質量 ＋ 溶媒の質量 ＝ 溶液の質量
溶け残りができた場合も、 この関係は変わりません。
上記の公式と同様ですが、濃度の公式は以下のように書くこともできます。
$$質量パーセント濃度［％］＝ \frac{溶質の質量［g］}{水の質量［ｇ］＋溶質の質量［ｇ］}✕100$$
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